SU1327022A1 - Apparatus for aerial measurement - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

Изобретение может использоватьс  дл  измерений внешних параметров антенн и обеспечивает повышение точности . Устройство содержит измерительную камеру (ИК) 1 в виде цилиндра , N измерительньпс зондов 2, установленных внутри ИК 1 эквидистантно по кольцу, соосному с ж , N Y-цир- Iкул ров 3, многополюсник 4, выпол (/) От fffl ЭThe invention can be used to measure the external parameters of the antennas and provides improved accuracy. The device contains a measuring chamber (IR) 1 in the form of a cylinder, N measuring probes 2 installed inside IR 1 equidistant along a ring coaxial with W, N Y-Circuit 3, multi-terminal 4, made (/) From fffl E

Description

Translated fromRussian

ненный по схеме Батлера или Бласса, М фазовращателей 5, N аттенюаторов 6 генератор 7 СВЧ, N-канальньгй СВЧ-ком мутатор 8, многополюсник 9, делитель 10 мощности, (m-l)-N фазовращателей 11, (m-l)-N аттенюаторов 12, испытуемую антенну 13. N-канальный коммутатор 8 содержит согласованные нагрузки 14 и короткозамыкатели 15. Напр жени  с измерительных зондов 2 подвергаютс  дискретному преобButler according to the Butler or Blass scheme, M phase shifters 5, N attenuators 6, generator 7 microwave frequencies, N-channel microwave combination mutator 8, multipole 9, power divider 10, (ml) -N phase shifters 11, (ml) -N attenuators 12, the antenna under test 13. The N-channel switch 8 contains matched loads 14 and short connectors 15. The voltages from the measurement probes 2 are subjected to a discrete conversion

1one

Изобретение относитс  к радиоизмерени м , конкретно к технике измерений внешних параметров антенн.The invention relates to radio measurements, specifically to the technique of measuring external parameters of antennas.

Цель изобретени  - повьщгение точности.The purpose of the invention is to increase accuracy.

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства дл  антенных измерений.The drawing shows the structural electrical circuit of the device for antenna measurements.

Устройство дл  антенных измерений содержит измерительную камеру 1 в виде цилиндра, N измерительных зондов 2, установленных внутри измерительной камеры 1 эквидистантно по кольцу, соосному с измерительной камерой , и соединенных через первые и вторые плечи Y-циркул ров 3 с первым многополюсником 4, выполненным по схеме Батлера или Бласса, выходы которого последовательно соединены с фазовращател ми 5 и аттенюаторами 6, генератор 7 СВЧ, N-канальньш СВЧ-ком мутатор 8, второй многополюсник 9 с (tn-l)N+N выходами и входами, выполненный по схеме Батлера или Бласса, делитель 10 мощности, (m-l)-NI выходо которого подключены через дополнительные фазовращатели 11 и аттенюаторы 12 к (m-l)-N симметричным относи- тельно центрального входам второго многополюсника 9, а другие N выходов делител  10 мощности подключены через N-канальный СВЧ-коммутатор 8 к третьим (в) плечам Y-циркул ров 3, при этом выходы N аттенюаторов 6 соединены с N входами второго многопо- люсника 9, а генератор 7 СВЧ через делитель 10 мощности подключен к испытуемой антенне 13. Выходы второго многополюсника 9 подсоединены кThe device for antenna measurements comprises a measuring chamber 1 in the form of a cylinder, N measuring probes 2 installed inside the measuring chamber 1 equidistantly along a ring coaxial with the measuring chamber and connected through the first and second arms of the Y-circulators 3 with the first multi-terminal 4 made according to the Butler or Blass scheme, the outputs of which are connected in series with phase shifters 5 and attenuators 6, microwave generator 7, N-channel microwave switch 8, second multipolar 9 s (tn-l) N + N outputs and inputs, made according to the Butler circuit silt and Blass, the power divider 10, (ml) -NI output of which is connected via additional phase shifters 11 and attenuators 12 to (ml) -N symmetric with respect to the central inputs of the second multi-terminal 9, and the other N outputs of power divider 10 are connected via N-channel The microwave switch 8 to the third (c) arms of the Y-circulars 3, while the outputs of N attenuators 6 are connected to the N inputs of the second multipole 9, and the generator 7 of the microwave through the power divider 10 is connected to the test antenna 13. The outputs of the second multipole 9 connected to

70227022

разованию Фурье с помощью матрицы ,Fourier transform using a matrix

Батлера многополюсника 4 , умножаютс  на диагональную матрицу с помощью фазовращателей 5 и аттенюаторов 6 и подвергаютс  обратному дискретному преобразованию Фурье в много полюснике 9. Введение блоков 8-12 позвол ет повысить точность интерпол ции измеренной диаграммы направленности в m раз больщем количестве угловых точек. I ил.Butler of the multipole 4, multiplied by a diagonal matrix using phase shifters 5 and attenuators 6 and subjected to inverse discrete Fourier transform in a multi-pole 9. The introduction of blocks 8-12 makes it possible to increase the interpolation accuracy of the measured radiation pattern by m times the number of corner points. I il.

измерительным приемникам. N-канальный СВЧ-коммутатор 8 содержит согласованные нагрузки 14 и короткозамыкатели 15.measuring receivers. N-channel microwave switch 8 contains the agreed load 14 and shorting 15.

.Устройство дл  антенных измерений работает следующим образом.The device for antenna measurements works as follows.

Оптимальный в среднеквадратичес- ком смысле процесс восстановлени  диаграммы направленности (ДН ) испытуемой антенны описываетс  соотношениемThe optimal, in the root-mean-square sense, the recovery pattern of the antenna under test is described by the relation

и J -Г2.Г T2.i-sr Rezr4f(e) and J -G2.G T2.i-sr Rezr4f (e)

(1)(one)

где и - матрица-строка комплексных сигналов измерительных зондов 2;where and is the matrix-row of the complex signals of the measuring probes 2;

матрица взаимных сопротивлений измерительных зондов 2 внутри измерительной камеры 1 ; matrix of mutual resistances of measuring probes 2 inside measuring chamber 1;

Z - матрица взаимных сопротивлений измерительных зондов 2 в свободном пространстве;Z is the matrix of mutual resistances of the measuring probes 2 in free space;

I - единична  матрица; S - матрица рассе ни  измери-I is the identity matrix; S is the scattering matrix measured by

тельных зондов 2; f(6) - матрица столбец из комплексно-сопр женных ДН зондов 2.. Обозначим через матрицу Г произведений матриц Zj -,Z l-Sl-tReZ матрица Г - это квадратна  матрица, котора  в случае эквидист антного расположени  зондов 2 на кольце  вл етс  циркул рной и поэтому ее можно спект- рально разложить следующим образом:body probes 2; f (6) is the matrix of the column of complex-conjugate DN probes 2. Let us denote by matrix G the products of matrices Zj -, Z l-Sl-tReZ matrix G - is a square matrix, which in the case of equidistinal positioning of the probes 2 on the ring is It is circular and therefore it can be spectrally decomposed as follows:

Г (2)Y (2)

где и ф - унитарные матрицы пр мого и обратного дискретных преобразований Фурье соответственно;where and ф are the unitary matrices of the direct and inverse discrete Fourier transforms, respectively;

0 - собственные значени  матрицы г, равные значени м дискретного преобразовани  Фурье от элементов ее первой строки (столбца ).0 is the eigenvalues of the matrix r, equal to the values of the discrete Fourier transform of the elements of its first row (column).

Собственные значени  с/, - величины комплексные, их можно представить следующим образом:The eigenvalues of c /, are complex values; they can be represented as follows:

oi ии (J Фп) . С учетом (2) выражение (|) запишетс  в видеoi and (J Fp). Subject to (2), the expression (|) is written as

ср(2Л.П) и(2-1П).ф., ,ф .f (2Т .0),-фу1 (3)Wed (2Л.П) and (2-1П). ф.,, ф. f (2Т .0), - фу1 (3)

Обозначим черезDenote by

Д п D p

. ) , где fb l/ijexp (j ф н ) , тогда U J (Ч ц ) , где U J Ыг. 1- Р п I , f Ф + Ф t. ), where fb l / ijexp (j f n), then U J (CH c), where U J Ыг. 1- Р п I, f Ф + Ф t

Соотношение (з) может быть реализовано следующим образом.The relation (h) can be implemented as follows.

Напр жени  U на выходах измерительных зондов 2 подвергаютс  дискретному преобразованию Фурье ф с помощью матрицы Батлера (Власса) ( многополюсник 4), умножаютс  на матрицу Аhi , котора   вл етс  диагональной , что осуществл етс  при помощи фазовращателей 5 и аттенюаторов 6, и подвергаютс  обратному дискретному преобразованию Фурье в многополюснике 9. В качестве многополюсников 4 и 9 служат матрицы Батлера (или Бласса), вьтолненные либо на трех децибельных мостах и фиксированных фазовращател х, либо на св занных лини х.The voltages U at the outputs of the measuring probes 2 undergo a discrete Fourier transform f using a Butler (Vlass) matrix (multiplex 4), multiplied by the matrix Ah, which is diagonal, which is done using phase shifters 5 and attenuators 6, and is subjected to inverse discrete Fourier transform in a multipole 9. The Butler (or Blass) matrices, executed either on three decibel bridges and fixed phase shifters, or on connected lines, serve as multipoles 4 and 9.

Дополнительное введение в устройство делител  10 мощности N-каналь- ного СВЧ-коммутатора 8, фазовращателей 11 и аттенюаторов 12 позвол ет повысить точность интерпол ции измеренной ДН в m раз большем количестве угловых точек, где m - целое положительное число, с этой целью на (m-1)N входы многополюсника 9 подаютс  нулевые сигналы (или нули) от делител  10 мощности через управ- л ем111е фазовращатели 1 1 и аттенюаторы 12. Уровень нулевых сигналов и их фазовые соотношени  подбираютс  фазовращател ми 11 и аттенюаторами 12 вAdditional introduction into the device of the divider 10 of the power of the N-channel microwave switch 8, phase shifters 11 and attenuators 12 makes it possible to increase the interpolation accuracy of the measured DN by m times the number of corner points, where m is a positive integer, for this purpose by ( m-1) N inputs of the multipole 9 are supplied with zero signals (or zeros) from the power divider 10 through the control of the phase shifters 1 1 and attenuators 12. The level of the zero signals and their phase relations are selected by the phase shifters 11 and the attenuators 12

режиъ1е калибровки установки, когда одновременно на многополюсник 9 также подаютс  сигналы от делител  10 мощности через коммутатор 8 через третье и второе плечи Y-циркул ров и многополюсник 4. ПриCalibration mode of the installation, when simultaneously signals from the power divider 10 are also sent to the multi-port 9 through the switch 8 through the third and second arms of the Y-circulators and the multi-port 4. When

этом испытуема  антенна 13 отключаетс  от генератора СВЧ. В режиме измерени  вь.коды коммутаторов 8 подключаютс  к согласованным нагрузкам 14,This test antenna 13 is disconnected from the microwave generator. In the measurement mode, the bounds of the switches 8 are connected to the matched loads 14,

а третьи плечи (в) Y-циркул ров подключаютс  к короткозамыкател м 15 в виде полуволновой короткозамкнутой линии, что обеспечивает передачу прин того СВЧ-сигнала измерительных зондов 2 через первое и второе плечи на входы многополюсника 4. Нулевые сигналы подаютс  к симметричным относительно центрального (ni-l) N входам многополюсника 4, а калибровкаand the third shoulders (c) of the Y-circulars are connected to the short-circuits 15 in the form of a half-wave short-circuited line, which ensures the transmission of the received microwave signal of the measuring probes 2 through the first and second arms to the inputs of the multipole 4. Zero signals are fed to symmetrical with respect to the central ( ni-l) N inputs of a multipole 4, and calibration

установки может быть выполнена по эталонной антенне с известной ДН путем перестройки фазовращателей 5 и 11 и аттенюаторов 6 и 12.Installation can be performed on the reference antenna with a known DN by rebuilding phase shifters 5 and 11 and attenuators 6 and 12.

Claims (1)

Translated fromRussian

Формула изобретени Invention FormulaУстройство дл  антенных измерений , содержащее генератор СВЧ, измег рительную камеру в виде цилиндра, N измерительных зондов, установленных внутри измерительной камеры эквидистантно по кольцу, соосному с измерительной камерой, и соединенных с первыми плечами соответствующих Y-циркул ров, вторые плечи которых соединены с соответствующими входами первого многополюсника, выполненного по схеме Батлера или Бласса и снабженного N входами и N выходами, причем к каждому выходуAn antenna measurement device comprising a microwave generator, a measuring chamber in the form of a cylinder, N measuring probes installed inside the measuring chamber equidistantly along a ring coaxial with the measuring chamber and connected to the first arms of the respective Y-circulators, the second arms of which are connected to the corresponding the inputs of the first multi-terminal network, made according to the Butler or Blass scheme and equipped with N inputs and N outputs, with each outputпервого многополюсника подсоединены соответствующие последовательно соединенные ,фазовращатель и аттенюатор, о т л ичающеес  тем, что, с целью повыщени  точности, в негоThe first multipole is connected to the corresponding series-connected, phase shifter and attenuator, so that, in order to improve accuracy, in itвведены (ni-l)-N дополнительных аттенюаторов и (m-l)-N дополнительных фазовращателей, N-канальной СВЧ-ком- мутатор, второй многополюсник, снабженный (m-l)N+N входами, (m-l)N +NIntroduced (ni-l) -N additional attenuators and (m-l) -N additional phase shifters, N-channel microwave switch, second multi-terminal equipped with (m-l) N + N inputs, (m-l) N + Nвыходами, где m 1 - целое положительное число, вьтолненный по схеме Батлера или Бласса, делитель мощности , вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, каждый из (m-l) N выходов которого подключен через соответствующие последовательно соединенные дополнительные фазо- фращатель и аттенюатор к соответствукнцему входу второго многополюсни- fO испытуемой антенны.Outputs, where m 1 is a positive integer number, executed according to the Butler or Blass scheme, the power divider, whose input is connected to the output of the microwave generator, each of which (ml) N outputs is connected via a corresponding series-connected additional phase shifter and attenuator to the corresponding the input of the second multipole fO test antenna.ка, а другие выходы делител  мощности соединены через N-канальный СВЧ-коммутатор с -третьими плечами соответствук цих Y-циркул ров, при этом выходы аттенюаторов подключены к соответствующим входам второго многополюсника, при этом дополнительный выход делител  мощности  вл етс  выходом дл  подсоединени  входаThe other outputs of the power splitter are connected via an N-channel microwave switch with the third arms of the corresponding Y-circuits, while the attenuator outputs are connected to the corresponding inputs of the second multi-terminal, while the additional output of the power splitter is an output for connecting the input